Неявное совместное использование

Многие классы C++ в Qt используют неявное совместное использование данных для максимального использования ресурсов и минимизации копирования. Неявно совместно используемые классы безопасны и эффективны при передаче в качестве аргументов, так как передаётся только указатель на данные, а копирование данных происходит только тогда, когда функция записывает в них, т.е. копирование при записи.

Обзор

Класс, использующий совместное использование, состоит из указателя на общий блок данных, который содержит счётчик ссылок и сами данные.

При создании объекта, использующего совместное использование, счётчик ссылок устанавливается в 1. Счётчик ссылок увеличивается всякий раз, когда новый объект ссылается на общие данные, и уменьшается, когда объект перестаёт ссылаться на общие данные. Общие данные удаляются, когда счётчик ссылок становится равным нулю.

При работе с объектами, использующими совместное использование, есть два способа копирования объекта. Обычно говорят о глубоком и поверхностном копировании. Глубокое копирование подразумевает дублирование объекта. Поверхностное копирование — это копирование ссылки, т.е. просто указатель на общий блок данных. Глубокое копирование может быть дорогостоящим с точки зрения памяти и процессорного времени. Поверхностное копирование очень быстрое, так как оно включает только установку указателя и увеличение счётчика ссылок.

Присваивание объекта (с оператором =()) для объектов с неявным совместным использованием реализуется с помощью поверхностного копирования.

Преимущества совместного использования заключаются в том, что программе не нужно дублировать данные без необходимости, что приводит к меньшему использованию памяти и меньшему копированию данных. Объекты легко можно присваивать, передавать в качестве аргументов функций и возвращать из функций.

Неявное совместное использование в основном происходит за кулисами; программисту редко нужно беспокоиться об этом. Однако итераторы контейнеров Qt имеют другое поведение, чем итераторы STL. Прочитайте Проблема итераторов с неявным совместным использованием.

В многопоточных приложениях неявное совместное использование происходит, как описано в Многопоточность и классы с неявным совместным использованием.

При реализации собственных классов с неявным совместным использованием используйте классы QSharedData и QSharedDataPointer.

Подробное описание неявного совместного использования

Неявное совместное использование автоматически отсоединяет объект от общего блока, если объект собирается измениться, а счётчик ссылок больше единицы. (Это часто называется копированием при записи или семантикой значений.)

Класс с неявным совместным использованием контролирует свои внутренние данные. В любых методах-членах, которые изменяют его данные, он автоматически отсоединяется перед изменением данных. Однако обратите внимание на особый случай с итераторами контейнеров; см. Проблема итераторов с неявным совместным использованием.

Класс QPen, использующий неявное совместное использование, отсоединяется от общих данных во всех методах-членах, которые изменяют внутренние данные.

Фрагмент кода:

void QPen::setStyle(Qt::PenStyle style)
{
    detach();           // detach from common data
    d->style = style;   // set the style member
}

void QPen::detach()
{
    if (d->ref != 1) {
        ...             // perform a deep copy
    }
}

Список классов

Перечисленные ниже классы автоматически отсоединяются от общих данных, если объект собирается измениться. Программист даже не заметит, что объекты совместно используются. Таким образом, вы должны рассматривать отдельные экземпляры как отдельные объекты. Они всегда будут вести себя как отдельные объекты, но с дополнительным преимуществом совместного использования данных при возможности. По этой причине вы можете передавать экземпляры этих классов в качестве аргументов функций по значению без опасений по поводу накладных расходов на копирование.

Пример:

QPixmap p1, p2;
p1.load("image.bmp");
p2 = p1;                        // p1 and p2 share data

QPainter paint;
paint.begin(&p2);               // cuts p2 loose from p1
paint.drawText(0,50, "Hi");
paint.end();

В этом примере, p1 и p2 совместно используют данные до тех пор, пока QPainter::begin() не будет вызван для p2, так как рисование пиксельной карты изменит её.

Предупреждение: Будьте осторожны при копировании контейнера с неявным совместным использованием (QMap, QList и т.д.) при использовании итераторов в стиле STL. Смотрите Проблема итераторов с неявным совместным использованием.